第1章 :科学

    科学，是建立在可检验的解释和对客观事物的形式，组织等进行预测的有序知识系统，是已系统化和公式化了的知识。

    根据这些系统知识所要反映对象的领域，主要可分为自然科学、社会科学、思维科学、形式科学和交叉科学。

    基本信息：

    中文名称：科学

    外文名称：science

    分支：自然科学、社会科学、思维科学、形式科学和交叉科学

    基础：公理化

    词语：

    基本解释

    科学[science]

    它指发现、积累并公认的普遍真理或普遍定理的运用，已系统化和公式化了的知识。科学是对已知世界通过大众可理解的数据计算、文字解释、语言说明、形象展示的一种总结、归纳和认证;科学不是认识世界的唯一渠道，可其具有公允性与一致性，其为探索客观世界最可靠的实践方法。

    科学内涵与外延

    科学不是信仰，而是拿证据说话。它是一种态度、观点、方法。同时，科学的东西本身具有悖论。也就是说，不同的专业学科的东西很容易被混淆和认为是矛盾的。其实，它反映了科学地认识事物的不同的多个复杂方面。科学是使主观认识与客观实际实现具体统一的实践活动，它是通往预期目标的桥梁，也是联结现实与理想的纽带。也可以说，科学是使主观认识符合客观实际和创造符合主观认识的客观实际的实践活动。科学性就是符合客观实际的真实属性，它是主观认识与客观实际能够实现具体统一的属性，它使主观认识符合客观实际和探索创造符合主观认识的客观实际的实践活动过程是科学研究;创造符合主观认识的客观实际的方法、措施、手段是科学技术;创造符合主观认识的客观实际的实践活动是运用科学;符合客观实际的主观认识是科学知识;符合客观实际的普遍规律是科学理论。

    详细解释

    科举之学，以科举为学。

    宋陈亮《送叔祖主筠州高要簿序》:“自科学之兴，世之为士者往往困於一日之程文，甚至於老死而或不遇。“

    2反映自然、社会、思维等的客观规律的分科知识体系。

    3特指自然科学。

    曹禺《北京人》第二幕:“白吃，白喝，白住，研究科学，研究美术，研究文学，研究他们每个人所喜欢的，为中国，为人类谋幸福。“

    4合乎科学的;合理的。

    丁玲《莎菲女士的日记》:“我不相信恋爱是如此的理智，如此的科学。“柯岩《奇异的书简船长》:“多么精细，多么科学!完全是科学家的逻辑!“科学包含自然、社会、思维等领域，如物理学、生物学和社会学。

    它涵盖三方面含义:

    观察:致力于揭示自然真相，而对自然作理由充分的观察或研究，通常指可通过必要的方法进行的，或能通过科学方法--一套用以评价经验知识的程序而进行的;

    假设:通过这样的过程假定组织体系知识的系统性;

    检证:借此验证研究目标的信度与效度。

    科学知识指覆盖一般真理或普遍规律的运作的知识或知识体系，尤其指通过科学方法获得或验证过的。科学知识极度依赖逻辑推理。

    据说文解字，科，会意字:“从禾从斗，斗者量也“故“科学“一词乃取“测量之学问“之义为名。

    从唐朝到近代以前，“科学“作为“科举之学“的略语，“科学“一词虽在汉语典籍中偶有出现，但大多指“科举之学“。最早使用“科学“一词之人似可溯及到唐末的罗衮。

    “科学“一词由近代日本学界初用于对译英文中的“science“及其它欧洲语言中的相应词汇，欧洲语言中该词来源于拉丁文“scientia“，意为“知识“、“学问“，在近代侧重关于自然的学问。

    在日本幕府末期到明治时期，“科学“是专门的“个别学问“，有的在以“分科的学问“的意义被使用着。

    明治元年，福泽谕吉执笔的日本最初的科学入门书《穷理图解》出版。同时，明治时代“science“这个语言进入了的时候，启蒙思想家西周使用“科学“作为译词。

    甲午海战以后，中国掀起了学xijin代西方科技的高潮，清末主要通过近代化之路上走在前面的日本学xijin代科学技术。许多人认为，中国最早使用“科学“一词的学者大概是康有为。他出版的《日本书目志》中就列举了《科学入门》、《科学之原理》等书目。辛亥革命时期，中国人使用“科学“一词的频率逐渐增多，出现了“科学“与“格致“两词并存的局面。在中华民国时期，通过中国科学社的科学传播活动，“科学“一词才取代“格致“。

    在中国，教科书上一般将科学分为自然科学和社会科学。而诸如心理学、哲学在中国与自然科学、社会科学等概念被认为存在划分不清、界限模糊的情况。因而“科学“一词常被模糊地使用。工程学科称为工科，理科和工科合成理工科，而文科和理科又合称文理科。

    从准确、可验证性并能达到普遍公认的角度讲，科学一词指自然科学。广义的科学又包含了科技及社会学。

    根据现代汉语词典，科学被解释:

    反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系。

    合乎科学的。

    古时知识的称呼

    中国传统上将所有的知识统称“学问“，古代将关于自然物道理的学问称为“物理“因此古代的物理即是自然科学，数学学科独立于“物理“。

    而自明代时中国则称为格致，即格物致知，以表示研究自然之物所得的学问。直至中日甲午战争以前出版的许多科学书籍多冠以格致或格物之名。

    定义

    哲学家和科学家经常试图给何为科学和科学方法提供一个充分的本质主义定义，可并不很成功。尼采认为人们容易忘记，科学其实是一种社会的、历史的和文化的人类活动，它是在发明而不是在发现不变的自然规律。某些后现代主义哲学家，像费耶阿本德和罗蒂，可能会同意他的这种看法。他也认为，落入科学主义窠臼是愚蠢的---科学主义相信科学能最终解决所有人类问题，或者发现隐藏在我们感觉经验到的日常世界背后的某些真实世界的隐藏真理。其完全支持把科学视为一种现象学的、实用的---因此不太野心勃勃的---活动的观点。当然，后现代主义对科学的定义仍然存在很大的争议，随意引用会出错。

    近代的科学，旨在理性、客观的前提下，用知识与实验完整地证明出的真理。它是指以培根倡导的实证主义，伽利略为实践先驱的实验方法为基础，以获取关于世界的系统知识的研究。分为以自然现象为对象的自然科学和以社会现象为对象的社会科学。与艺术，哲学，宗教，文学等相区别。现代科学，还包括以人类思维存在为对象的思维科学。

    1888年，达尔文也曾给科学下过一个定义:“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论“。达尔文的定义指出了科学的内涵，即事实与规律。科学要发现人所未知的事实，并以此为依据，实事求是，而不是脱离现实的纯思维的空想。至于规律，则是指客观事物之间内在的本质的必然联系。因此，科学是建立在实践基础上，经过实践检验和严密逻辑论证的，关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。

    《辞海》1979年版:

    “科学是关于自然界、社会和思维的知识体系，它是适应人们生产斗争和阶级斗争的需要而产生和发展的，它是人们实践经验的结晶。“

    《辞海》1999年版:“科学:运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质的规律的知识体系“。

    法国《百科全书》:

    “科学首先不同于常识，科学通过分类，以寻求事物之中的条理。此外，科学通过揭示支配事物的规律，以求说明事物。“

    前苏联《大百科全书》:

    “科学是人类活动的一个范畴，它的职能是总结关于客观世界的知识，并使之系统化。科学这个概念本身不仅包括获得新知识的活动，而且还包括这个活动的结果。“

    《现代科学技术概论》:

    “可以简单地说，科学是如实反映客观事物固有规律的系统知识。“

    使主观认识符合客观实际和探索创造符合主观认识的客观实际的实践活动过程是科学研究，创造符合主观认识的客观实际的方法、措施、手段是科学技术。按照客观事物之间的实际联系与变化规律进行的思考是科学思考，运用科学思考的方法分析事物与问题是科学分析。讲科学，就是讲要使主观认识与客观实际实现具体统一，使主观认识符合客观实际，创造符合主观认识的客观实际，必须对具体问题依具体情况做具体分析。符合客观实际的主观认识是科学知识，符合客观实际的普遍规律是科学理论，某一类事物科学知识的体系形成一个科学学科。理论只能给出寻找解决问题方法的范围，不能直接给出解决实际问题的具体方法，具体方法要在结合事物的个性和环境条件的具体分析中找，这就是理论必须联系实际。学科学，是指学习科学知识与科学理论，只有科学才能帮助人类实现预期目标。所以，我们应该崇尚科学。

    任何一种思想文化中的内容，不论是宗教还是什么主义，乃至一些科学的学科，其中都包含有不同程度的科学与迷信。没有纯粹的科学，也没有纯粹的迷信，在一定的具体条件下，科学之中有迷信，迷信之中有科学，科学能转化为迷信，迷信能转化为科学，是科学、还是迷信，其中有多少科学与迷信，不能只看标签或商标，只能针对具体内容，通过多方面重复的或普遍的实践检验与科学分析，进行具体鉴别，会使人的思想从迷信转向科学。

    原理：

    不会互相违背

    科学是宇宙的现象和规律，宇宙所定下的规律不会互相否定，例如宇宙不会规定它的规定是错误，宇宙不会规定既能穿越时空，又规定不能穿越时空，在这两个规定中宇宙只能规定一个是对的，另一个是错误的。

    有意义的存在

    宇宙定下的规律不会没有意义，例如宇宙不会规定在宇宙什么都不存在，一成不变的存在没有意义，故宇宙中的物体才会运动，出现生命这种存在。

    特征

    科学是人类探索、研究、感悟宇宙万物变化规律的知识体系，是对因果的探索，追求真理，科学是认真的、严谨的、实事求是的，同时，科学又是创造的。科学的基本态度是疑问，科学的基本精神是批判。对于科学的核心特征或科学精神，随着人类的进步，有不同的观点，一般认为科学具有如下特征:

    对象化:具体情况具体分析，以问题为导向，并以对象化之物为研究对象，再依据定量化寻求物量间的规律，由此建构理论体系。

    开放、真实可查证、理性客观、中立、无边界:从事科学研究不以“神“、“鬼“、“仙佛“、“上帝“为前提，重事实讲道理，一切以客观事实的观察为基础，探寻现象背后的原因，揭示现象发生或变化的内在规律，通过证据，依据理性和逻辑推导出结论，通常科学家会设计实验并控制各种变因来保证实验的准确性及解释理论的能力。

    实践性、普遍必然性、离言性与语言描述辩证统一:科学理论来自于实践，也必须回到实践，它必须能够解释其适用范围内的已知的所有事实，通过实验检验。

    存在一个适用范围:也就是说可以不是放之四海皆准的绝对真理。例如:广义相对论在微观世界失效，量子理论在宏观世界失效。不过科学家们仍然努力寻找与探索是否有某种理论可以囊括所有自然现象。

    独立思考和判断，不迷信书和权威:独立思考、独立判断。不迷信书、权势巨头是寻求真理所需的品格。

    可错性、可证伪:这是来自卡尔波普尔的观点，人类其实无法知道一门学问里的理论是否一定正确，若这门学问有部份错误时，人们可以严谨明确的证明这部分的错误，的确是错的，那这门学问就算是合乎科学的学问。

    临时性，不确定性:科学的核心是不确定性，解释一个现象的科学学说是临时的，需要越来越多的证据，所以永远是统计性质的，只有起点，没有终点。

    科学还可以分为从理论和应用等多个层次。

    科学的目标和任务是造福人类，让社会摆脱愚昧迷信，在与社会进步的相互作用中，科学对实践的指导作用得到不断加强，科学体系本身也不断壮大，它是人类的本然需求，对人类历史的影响日趋显着。

    诠释

    基本诠释

    科学是获取知识的过程，而非知识本身。scienceisactuallyaprocessusedtosolveproblemsordevelopanunderstandingofnaturaleventsthatinvolvestestingpossibleanswers

    科学方法

    这个过程又被称作科学方法，其涵义是通过组织一个经严格验证被认定可信的解决问题的方案来获取信息。thescientificmethodisawayofgaininginformationabouttheworldbyformingpossiblesolutionstoquestionsfollowedbyrigoroustestingtodetermineiftheproposedsolutionsarevalid

    几个前提

    当使用科学方法时，我们假设几个前提:

    我们观察的事物都是有特征的，therearespecificcausesforeventsobservedinthenaturalworld,

    这些特征是可以识别的，thatthecausescanbeidentified,

    自然界当中发生的事件可以通过被普遍接受的方式描述出来，thattherearegeneralrulesorpatternsthatcanbeusedtodescribewhathappensinnature,

    可以重复的事件可能含有共同的特征，thataneventthatoccursrepeatedlyprobablyhasthesamecause,

    一个人可以感知的，其他人也可以感知，thatwhatonepersonperceivescanbeperceivedbyothers,and

    基本自然法则不因时间空间改变。thatthesamefundamentalrulesofnatureapplyregardlessofwhereandwhentheyoccur

    1科学方法包含以下重要元素:严谨的观察、构建假说并验证之、对新信息新点子的开放性、自愿接受他人的经过验证的成果。

    2观察。限于我们的感官，或者我们感官的延伸。

    3质疑和探究。过于复杂和广泛的提问可能无法得到解决，提问的“好坏“直接决定问题是否能够被解决。提出问题后需要做的是探究，即收集关于此命题的信息，参考别人做过的事，可以启发思路，节省时间，或者干脆避免浪费时间。

    4假说，假说是可以被验证的对特定问题的可能的答案。一个好的假说必须是逻辑严密的，能够包含现有的所有信息并对将来可能补充的信息开放。如果有多个选择，一定要选择最简单包含最少假设的那个假说。

    5验证假说。假说可以简单的通过收集其他来源的信息加以验证，也可以通过额外的观察加以验证，更多的时候需要通过设计一个实验来加以验证。实验通过再现一个事件使得科学家可以对假说加以验证。一个事件中往往有多个变量variable，变量越多，实验越难以进行。因此需要可控的实验，经典的可控实验分两组进行，一组称为控制组;另一组称为实验组。科学家们往往不会接受单个实验的结果，因为那有可能只是与实验变量无因果关系的随机事件。只有大量的重复实验皆表现出明显的因果关系，这个实验才可信。

    6理论与法则。理论是有关于用来解释事情为什么发生的基本概念的普遍接受的、合理的归纳。科学法则是用来描述自然界中发生了什么的不变的、恒定的自然事实。从不同的特定的事件中发展出普遍的原则的方法称为归纳;其逆向过程称为推理。

    7交流。科学方法的核心特征之一就是交流。绝大多数情况下，科学研究的结果必须要接受其他对此研究感兴趣的人的监督、审查。交流发生在科学探索的人和一个步骤中，包括发表文章，公开想法和思路。

    8科学的态度。一个科学家必须首先是一个健康的怀疑论者。他必须分得清事实和主张。一件事是否科学取决于它是否被众多严密的证据支持，而非听起来是否响亮。另外，科学家必须十分关注细节，对诚实有强烈的道德认同感。

    9科学与非科学。科学与非科学的根本区别在于假设能否被验证。比如，我们可以假设如果西安事变中蒋介石被杀，抗日战争将会更快的取得胜利。这一假设无法得到验证，故历史不是科学，可历史、文学、社会学、经济学、哲学也都有其具有逻辑的核心思想。同时，科学与非科学的并不是一成不变的，比如经济学，其中也使用了大量的科学方法来辅助解释经济现象，总的来说，它与科学还相距甚远。

    10伪科学pseudoscience，伪科学不是科学，却用“科学“的外表和“科学“的语言来说服、迷惑和误导人们认为它是科学可信的，它们经不起真正的科学的检验，它属于非科学的真子集。例如，营养学的确是一门科学，许多人打营养品的广告正是利用营养学的幌子。我们都知道人体需要诸如氨基酸、维生素、矿物质等各种营养素，如果营养素缺乏身体就会出现故障。许多科学实验都验证了这一点。而绝大多数情况下，那些保健品的功效远没有它们的广告吹得那样神，我们的身体也并不像它们的广告宣传的那样需要这些保健品。在这些广告中，精心选择的断章取义的科学信息的确使人们感觉这些产品非常可信。事实上，绝大多数人的日常饮食中包含足量足数的营养素，而不需要额外服用保健品。需要特别说明的是，这些保健品往往贴上纯天然的标签，以宣传它们是无毒无副作用并且功效显着的。不过，箭毒素、maqianzijian、尼古丁、kekayin同样是纯天然的物质，我想没有人愿意在自己的食谱里面添加它们。

    11科学的局限。由科学的定义我们知道，它是寻找信息解决问题的方法，故科学只能解决有客观现实基础的问题。而诸如道德、价值判断、社会取向、个人态度这些问题是无法用科学方法加以解决的，可为了追求精神世界而无视科学也是万万不能的。同时，科学也受到人们从自然现象中探寻本质的能力的限制。人会犯错，同时，由于信息的缺乏或者误解，人们有时候也会得出错误的结论。科学本身是具有自我纠错能力的，当我们获取了新的知识，即必须改变或者抛弃原本错误的想法。因此，看起来，地心说等是一种错误的结论，在当时，它是通过科学方法构建起来的，只是受限于人的观察能力。

    12“若一确信而始者，将止于怀疑;而一怀疑而始者，将止于确信。“着名物理学家言:无限发展的人类认识无限发展的世界!

    分类

    按研究对象的不同可分为自然科学、社会科学和思维科学，以及总结和贯穿于三个领域的哲学和数学。

    按与实践的不同联系可分为理论科学、技术科学、应用科学等。

    按人类对自然规律利用的直接程度，科学可分为自然科学和实验科学两类。

    按是否适合用于人类目标来看，科学又可分为广义科学、狭义科学两类。

    已经成熟并被社会承认的科学称为“显科学“，尚未成熟，还处于幼芽阶段的科学则可称为“潜科学“。

    方法

    任何研究方法要被视为科学方法，则必须是客观。另一项基本期待，则是必须有完整的资料文件以供佐证，以及研究方法必须由第三者小心检视，并且确认该方法能重制。

    一般理解，科学是对自然规律的追求。科学定律，有一个重要的标准，就是在某种情况下相对的不能有反例。任何一个客观存在的，能够重复的现象，如果与已有的科学定律矛盾，即宣布此科学定律有一定的局限性。

    科学方法使用可再现的方法解释自然现象。从预测当中提出思想实验或假设。预测是在确认实验或观察前提出的，用于证明其中没有受到干预。而对预测的反证则是进步的证明。科学研究者提出假说来解释自然现象，然后设计实验来检验这些假说，这种实验需要在可控条件下模拟自然现象。整体而言，科学方法可以解决极度创新的问题而又不受主观偏见的影响

    经典的科学方法有两大类，即实验方法和理性方法，具体的说主要就是归纳法和演绎法。

    归纳法

    将特殊陈述上升为一般陈述的方法。经验科学来源于观察和实验，把大量的原始记录归并为很少的定律定理，形成秩序井然的知识体系，这就是经验科学形成的过程。可见怎样的归纳是有效的、可靠的，这是经验科学要研究的最重要的问题。自从严格意义上的科学延生以来，从未停止过这方面的探索和争论。

    演绎法

    应用一般陈述导出特殊陈述或从一种陈述导出另一种陈述的方法。在演绎论证中，普遍性结论是依据，而个别性结论是论点。演绎推理与归纳推理相反，它反映了论据与论点之间由一般到个别的逻辑关系。

    演绎推理的主要形式是三段论，即大前提、小前提和结论。大前提是一般事理;小前提是论证的个别事物;结论就是论点。用演绎法进行论证，必须符合演绎推理的形式。

    抽象法

    从广义上讲:抽象是将两个或以上事物中相同的赋予一维性。

    性质:一维性

    目的:描述不同维度的相同部分

    测量

    科学中常常使用测量来作出对比并减少分歧。即便是有明显的区别，也会通过测量提高精度，以便提高可重复性。例如不同的颜色可以通过光的波长来区分，而不使用“绿“或“蓝“等“模糊“的概念。

    测量常使用国际单位制，其中包括基本单位:千克,米,坎德拉,秒,安培,开尔文和摩尔除了kg以外，其他六个单位是非人工定义的。

    第一个提出专门用于实验的国际基本单位的是查尔斯桑德斯皮尔士，他提出用米来定义谱线的波长这直接影响到迈克耳孙-莫雷实验;迈克耳孙和莫雷参考他的方法并进行了改进。